这是一个很好的问题，实际上是我目前的研究课题。我试图给出一个充分但简洁的答案¹。

我将重点回答基于 IEEE 802.15.4 标准的网络（Zigbee 和 6LoWPAN 都将其用作物理和数据链路层）以及大多数流量通过公共网关的网络。大多数论点也适用于点对点网络，但更难定义网络是什么（例如，如果您的邻居和你们都使用 Zigbee 设备）。

_{¹我希望能够通过回答这个问题来完成整个博士论文;-)}

网状网络是否存在某种特性使其在网络规模方面存在固有限制？

有几个因素限制了无线网状网络的可扩展性：

• 单个节点只能处理给定数量的流量，这对于网关尤其适用。因此，一般来说，如果将节点数量增加一倍，则每个设备每次最多可以传输一半数量的数据包。
• 网状网络中的节点越多，就越有可能进行复杂的安排，从而在路由层和链路层产生许多问题。一个例子是隐藏节点问题，它增加了重叠（因此失败）传输的可能性。
• 数据包到达目的地的跳数越多，丢失的概率就越高。简化很多：如果数据包传输失败的概率为 99%，则 h 跳的概率为 0.99^h。
• 更多的节点更难维护。例如，手动更新软件适用于 10 台设备，但不适用于 1,000 台设备。所以你需要某种远程软件管理。

因此，网络大小本身没有固有限制（除了您的地址空间......），但可靠的通信变得越来越复杂且容易出错。当然，如果每个节点每天只发送一条消息，那么部署具有数千个节点的网络应该是可能的。但是一个由 1,000 个节点组成的网络，其中每个节点每秒发送许多消息，将使通道过载。

也就是说，这并不会使无线网状网络本身比任何其他无线技术更糟糕。蜂窝网络只能为数以千计的设备提供服务，因为提供商拥有大量无线频谱，它们遍布基站，并且只有少数设备想要同时进行通信²。LoRa 技术当然有其应用，但在声称的高度可扩展网络中，吞吐量远非 IEEE 802.15.4 网状网络所能提供的。

并解决您的评论：不，总体距离不是实际问题。事实上，网状网络的主要优点是可以在不增加功率或降低数据速率的情况下桥接更远的距离。

_{² 我不想说蜂窝网络不好，只是你无法将城市规模蜂窝部署的可扩展性与具有单个网关的无线网状网络进行比较。（并且多个网关是可能的。）}

无线网状网络是否仅限于 PAN 应用？

根据上下文，术语 PAN 的定义相当模糊。如果唯一的区别是节点数少，那么前一部分已经给出了答案。但是，顾名思义，它也可以表示“以个人工作空间（维基百科）为中心的用于互连设备的网络”。所以这个问题有另一个维度，那就是无线网状网络（根据 IEEE 802.15.4）是否仅限于个人应用。

工业无线网状网络是否可行？

我参与了一个研究项目，该项目评估了在太阳能塔式发电厂环境中无线网状网络的可行性。据我所知，在这个应用程序中使用无线网状网络是非常有前途的。虽然我们没有机会部署非常大的网络，但还有其他非常有前途的工业部署，例如

T O'donovan、J Brown、F Büsching、A Cardoso、J Cecı́lio、JD Ó、P Furtado、P Gil、A Jugel、WB Pöttner 等，用于无线监测和控制的 GINSENG 系统：设计和部署经验。ACM 翻译。参议员网络 10(1), 4:1–4:40 (2013)。

使用无线技术的原因有很多，但只有在涉及移动时才需要无线。对于各种车辆尤其如此。此外，目前有使用无线技术取代有线载波的趋势，但这只是点对点连接，不需要网状网络。

第二个论点可能是成本考虑：电缆的部署可能成本很高，尤其是在户外，因此例如在太阳能塔式发电厂中，即使不需要无线设备，无线设备实际上也会降低投资成本（可能很多），因为不涉及流动性。这可能适用于也可能不适用于其他工业应用。显然，选择正确数量的基站以及单个网状网络的大小和性能是一种权衡，也涉及成本考虑。

那么，为什么工业无线网状网络部署如此之少？

简短回答：因为电缆很棒并且经过充分验证！

起初，寻找无线技术真正发挥作用的应用并不是那么明显（见最后一节）。再有就是能源方面：目前是应用中的能量收集工作非常好（包括塔式太阳能电站），否则你必须依靠电池（可能导致维护成本高）或电源线。仅用于电力的电缆实际上也可能是有益的，例如在改造到处提供电力的旧工厂时，但没有空间用于额外的数据电缆。

当然，未来会有更多的工业无线应用，无线网状网络也将找到自己的利基，但很明显，新技术首先在个人环境中找到了它们的应用，而不是在工业环境中，问题会产生更大的后果。

编辑：我刚刚注意到，根据去年发布的这份更正表，IEEE将 IEEE 802.15.4 标准的名称从IEEE 低速率无线个人区域网络 (WPAN)标准更改为IEEE 低速率无线网络标准。这样做的原因可能是“个人”不再真正符合我上面所说的标准。

如果您认为互联网是某种网状网络，那么您应该从最广泛的角度来看待您的答案。

问的是特定的网状网络有什么可扩展性问题略有不同。有足够的空间来构建一个修改过的网络协议来解决特定的实现，并进行正确的优化。

在某些时候，您可能还想考虑网格方法是否最好，或者混合方法是否具有某些价值。

要考虑的因素是：

• 延迟要求（与跳数有关）
• 跨网络带宽（例如，从一侧到另一侧有多少流量，而不是仅仅与邻居交谈）。关键节点的饱和可能是一个限制因素。
• 部署结构。如果您有规则分布的节点（例如在路灯上），这与具有稀疏区域的分布不同。

感觉你描述的例子应该扩展到一个公寓楼。任何一秒都不应看到超过少数的数据事务。它可能会扩展到几个街区，但不会扩展到街道或城市。在数百万设备或事务的规模上证明架构很困难。